高考热点6 元素“位-构-性”关系与元素推断

高考热点6元素“位—构—性”关系与元素推断原子结构知识主要考查核素、同位素、核外电子排布(电子排布式、轨道表示式和未成对电子数)、原子轨道的能量和形状等;元素周期律主要考查金属性、非金属性、气态氢化物稳定性和最高价含氧酸的酸性、原(离)子半径、电离能、电负性的比较等。解决此类问题,需要建立“位—构—性”关系模型。一、依据元素原子结构推断元素1.(2024·“辛愉杯”联考)W、X、Y、Z四种短周期主族元素的原子序数依次增大,WY为10电子分子,X与Y、Z在元素周期表中相邻,下列说法不正确的是()A.简单原子半径Z>X>Y>WB.ZX3Y-中Z原子采取sp3杂化C.W2X和WY两种分子间可以形成四种氢键D.四种元素形成的化合物WZX3Y为强酸答案C解析W、X、Y、Z四种短周期主族元素的原子序数依次增大,WY为10电子分子,则W、Y分别是H、F,X与Y、Z在元素周期表中相邻,则X与Z分别是O、S。A.简单原子半径:S>O>F>H,即Z>X>Y>W,A正确;B.SO3F-中S原子价层电子对数是4,S原子采取sp3杂化,B正确;C.H2O与HF两种分子间可以形成F—H…O,O—H…F两种氢键,C错误;D.因为F电负性大于O,则HSO3F为强酸,D正确。寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法(1)“10电子”微粒(2)“18电子”微粒CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH2.(2024·镇海中学选考模拟)M、W、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为16。W与Y的质子数之和是X的2倍。Z元素的基态原子未成对电子数为2,且价层电子的空间运动状态有6种。上述5种元素形成的一种配位化合物结构如图所示。下列说法不正确的是()A.W、Y均能和M形成A2B2型化合物B.形成的氢化物沸点:X>WC.电负性:Y>X>W>MD.该配合物中元素Z的化合价为+2价答案B解析Z元素的基态原子未成对电子数为2,且价层电子的空间运动状态有6种,其价电子排布为3d84s2,Z为Ni;M、W、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为16,M只形成1个单键且原子序数最小,M为H,W周围形成4个键,W为C,Y周围形成2个化学键,Y为O,W与Y的质子数之和是X的2倍,X为N。氮与镍之间形成配位键,据此解答。A.W为C,M为H二者形成C2H2,Y为O,M为H二者形成H2O2,A正确;B.X为N氢化物有N2H4和NH3等,W为C氢化物包括所有烃,有气态、液态、固态,B不正确;C.电负性O>N>C>H,C正确;D.配体中有2个氧原子(Y)只连一根键,配体是个阴离子,带两个负电荷,所以Ni为+2价,D正确。二、依据物质特性或用途推断元素3.(2025·金华一中模拟)X、Y、Z、M、W是五种短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图甲所示,X、Y、Z、M形成的化合物如图乙所示,Z与W同主族。下列说法正确的是()A.离子半径:M>ZB.电负性:Z>W>XC.X2Z2和M2Z2中的化学键类型完全相同D.Y、W分别与Z形成的化合物均为非极性分子答案B解析X、Y、Z、M、W是五种短周期主族元素,Z与W同主族,结合在形成的化合物中Z可以形成2个共价键,可知Z是O元素,W是S元素。X可以形成1个共价键,原子序数和原子半径最小,则X是H元素;Y形成4个共价键,原子序数比O小,原子半径比O大,则Y是C元素。M形成+1价阳离子,则M是Na元素,然后根据物质的性质,结合元素周期律分析解答。A.Z是O,M是Na,二者形成的简单离子分别是O2-、Na+,两种离子的核外电子排布都是2、8,具有相同的核外电子排布。离子的核电荷数越大,离子半径就越小,所以离子半径:Z(O2-)>M(Na+),A错误;B.元素的非金属性越强,其电负性就越大。由于元素的非金属性:O>S>H,则元素的电负性:Z(O)>W(S)>X(H),B正确;C.物质X2Z2表示H2O2,该物质为共价化合物,H2O2分子中含有极性键和非极性键;而M2Z2表示的物质是Na2O2,该物质为离子化合物,其中含有离子键和非极性键,因此它们含有的化学键类型不完全相同,C错误;D.C与O两种元素可形成化合物CO、CO2;S与O两种元素可形成的化合物SO2、SO3。在这些物质分子中,CO、SO2为极性分子,CO2、SO3为非极性分子,D错误。4.(2025·四川成都七中模拟)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表:元素代号XYZWM原子半径/(×10-10m)1.861.430.991.600.75主要化合价最高正价+1+3+7+2+5最低负价---1--3下列说法不正确的是()A.M和Z简单氢化物的沸点:M>ZB.X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物可相互反应C.离子半径:r(X+)>r(W2+)>r(M3-)D.W的单质与M的单质可反应生成离子化合物答案C解析X、Y、Z、W、M为短周期主族元素,由Z元素最高正价、最低负价可知Z为Cl;X、W、Y的原子半径均大于Z,再结合其化合价,可知X为Na,W为Mg,Y为Al;结合M的化合价及其原子半径小于Z,可推知M为N;M和Z简单氢化物分别是NH3和HCl,NH3分子间可形成氢键,简单氢化物的沸点:M>Z,A正确;X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH、Al(OH)3、HClO4,氢氧化铝为两性氢氧化物,既可以与强碱反应,也可以与强酸反应,B正确;Na+、Mg2+和N3-核外电子排布相同,核电荷数越大吸引电子能力越强,半径越小,所以离子半径:r(M3-)>r(X+)>r(W2+),C错误;W的单质是Mg,M的单质是N2,Mg可在N2中燃烧,生成物Mg3N2属于离子化合物,D正确。三、依据结构特点与物质的微观结构相结合推断5.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是()A.电负性:W>YB.酸性:W2YX3>W2YX4C.基态原子的未成对电子数:W>XD.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y答案D解析Z的价电子所在能层有16个轨道,故Z为第四周期元素,结合题给化合物的结构图可知,Z为K元素;W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,结合题给结构图可知,X为O元素、Y为S元素;W形成一个共价键,则W为H元素。电负性:H<S,A错误;H2SO3为弱酸,故酸性:H2SO3<H2SO4,B错误;基态H原子中未成对电子数为1,基态O原子中未成对电子数为2,故C错误;K的氧化物溶于水可产生KOH,溶液pH>7,S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4,溶液pH<7,故D正确。分子(离子)结构与元素推断的关键——成键情况与化合价信息(1)化学键信息:如能形成4个共价键的元素可能为C、Si等,能形成2个共价键的元素可能为O、S等,能形成1个共价键的元素可能为H或卤族元素。(2)根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数,如X2+和Y2-,即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。(3)化合价信息:化合物中各元素化合价代数和为0,结合某些常见元素的化合价或化学键等,可确定未知元素的化合价,间接确定最外层电子数目。6.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,则下列说法正确的是()A.沸点:ZR3<YR3B.最高价氧化物的水化物的酸性:Z<WC.第一电离能:Z<X<WD.ZX3答案D解析Y可形成5个共价键,Z可形成3个共价键,Z和Y同族,Y原子序数比Z大,即Z为N元素,Y为P元素;W可形成4个共价键,原子序数比N小,即W为C元素;R可形成1个共价键,原子序数比C小,即R为H元素;X可形成2个共价键,原子序数在N和P之间,即X为O元素。A.由于NH3可形成分子间氢键,而PH3不能,因此沸点:NH3>PH3,故A错误;B